a. pH của dung dịch

– Xét sự điện li của nước:

H₂O \(\rightleftharpoons\) H⁺ + OH^–

+ Ở 25⁰C, nồng độ H⁺ và OH^– trong nước vô cùng nhỏ: [H⁺] = [OH^–] = 10^-7 M. Vậy nước coi là chất không điện li.

+ Tích số ion của nước: K_w = [H⁺].[OH^–] = 10^-14

pH là đại lượng đặc trưng cho mức độ acid, base của một dung dịch. pH = -log[H+] hay  [H+] = 10-pH

 

 

– Giá trị pH càng nhỏ hơn 7, dung dịch có tính acid càng mạnh.
Ví dụ:

+ Hai dung dịch HCI và CH₃COOH có cùng nồng độ 0,1 M nhưng nồng độ H⁺ trong dung dịch lần lượt là 0,1 M và 1,34.10^-3 M; pH của hai dung dịch trên tương ứng là 1 và 2,87.

+ Điều này dẫn tới kết luận dung dịch HCl có tính acid mạnh hơn dung dịch CH,COOH.

+ Trong thực tế, HCl thuộc loại acid mạnh, CH₃COOH thuộc loại acid yếu.

 

– Giá trị pH càng lớn hơn 7, dung dịch có tính base (tính kiềm) càng lớn.

Ví dụ: Dung dịch NaOH 0,1 M, nồng độ OH^– trong dung dịch là 0,1 M nên nồng độ H⁺ của nó là 10^-13, vậy nên NaOH có pH = 13, NaOH là một base mạnh.

b. Ý nghĩa của pH trong thực tiễn

– Nhiều quá trình hoá học trong tự nhiên, trong sản xuất và trong cơ thể sống xảy ra trong dung dịch nước với sự có mặt của các acid và base.

– Thông thường, các quá trình này diễn ra trong điều kiện ổn định về thành phần các chất và ion, trong đó có nồng độ H⁺.

– Do vậy, một sự thay đổi đáng kể về pH có thể dẫn tới những ảnh hưởng không mong muốn tới các quá trình này.

c. Xác định pH bằng chất chỉ thị

– Một số chất, chẳng hạn như quỳ tím, phenolphthalein, methyl da cam,… có màu sắc khác nhau trong môi trường acid và môi trường base.

– Những chất như vậy được gọi là chất chỉ thị acid — base.

Bảng 3.1. Màu của một số chất chỉ thị acid – base trong môi trường acid và base

 

– Các chất chỉ thị như phenolphthalein, quỳ tím,… chỉ cho biết dung dịch có tính acid hay base. Để biết giá trị pH gần đúng của dung dịch, có thể sử dụng giấy chỉ thị pH(Hình 3.1).

Hình 3.1. Giấy chỉ thị pH và màu của giấy chỉ thị ở các giá trị pH khác nhau

 

– Phenolphthalein (C20H14O4) là một acid yếu có hai nguyên tử H có thể phân li thành H+.  – Nếu kí hiệu chất này là H2R thì trong môi trường base, nó tồn tại chủ yếu ở dạng R2- có màu hồng; trong môi trường acid, nó tồn tại chủ yếu ở dạng H2R không có màu. – Trong môi trường pH > 12, phenolphthalein không có màu.

 

Trong hoá học, chuẩn độ là một phương pháp dùng để xác định nồng độ của một chất trong dung dịch bằng một dung dịch khác đã biết nồng độ.

 

– Về nguyên tắc, có thể xác định nồng độ của một dung dịch base mạnh bằng một dung dịch acid mạnh (hoặc ngược lại) đã biết trước nồng độ (thường gọi là dung dịch chuẩn) dựa theo phản ứng trung hoà:

H⁺ + OH^– → H₂O (1)

– Chẳng hạn, chuẩn độ dung dịch NaOH chưa biết nồng độ bằng dung dịch chuẩn HCl theo phản ứng

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

– Để nhận ra điểm tương đương, cần dùng thêm chất chỉ thị acid – base, thông qua sự thay đổi màu của chất chỉ thị.

– Những phản ứng giữa các acid mạnh và base mạnh trong dung dịch đều có chung bản chất (1).

– Chẳng hạn, chỉ thị phenolphthalein trong dung dịch HCl sẽ không có màu. Tại điểm tương đương, HCl hết nên nếu thêm tiếp NaOH, dung dịch sẽ chuyển sang màu hồng.

Hình 3.2. Bộ dụng cụ thí nghiệm chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch HCl với chỉ thị phenolphthalein